新型水性聚合物基粘彈阻尼膠的結(jié)構(gòu)與性能.pdf

1、水性聚合物基粘彈阻尼材料以其良好的減振、降噪、高阻尼值以及環(huán)保因素倍受世人關(guān)注。為制備水性寬溫域高損耗因子的阻尼材料，本文逐步深入的制備了自乳化水性聚氨酯(PU)阻尼膠、水性半互穿網(wǎng)絡(luò)聚氨酯/聚丙烯酸酯阻尼膠(semi-LIPNPUA)以及水性有機(jī)硅/聚氨酯/聚丙烯酸酯互穿網(wǎng)絡(luò)阻尼膠(LIPNPSiUA)。并用激光粒度分布儀、動態(tài)粘彈譜儀(DMA)、原子力顯微鏡(AFM)等，對結(jié)構(gòu)與性能關(guān)系進(jìn)行了分析討論。 第一步，以聚醚(PP

2、G330)、三羥甲基丙烷(TMP)和游離-NCO基團(tuán)進(jìn)行交聯(lián)，制備了自乳化水性PU阻尼膠。發(fā)現(xiàn)： (1)在交聯(lián)的PU聚合物中沒有出現(xiàn)“軟段”與“硬段”的微相分離，相結(jié)構(gòu)較均勻，交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)促進(jìn)了軟硬段的相容性。在線型PU中存在軟硬段微相分離。(2)-NCO自交聯(lián)和TMP交聯(lián)的PU的阻尼因子tanδ可達(dá)到1.6，tanδ＞0.3的溫域達(dá)到57℃，tanδ隨外加應(yīng)力頻率增加而增大。交聯(lián)PU不同與線型PU的是在高溫區(qū)域有一個明顯的tanδ

3、值轉(zhuǎn)變，推斷為交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的“液-液弛豫”(Tll峰)。 第二步，以自制PU阻尼膠乳作為種子，進(jìn)行正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)(L1837)，優(yōu)化配料和合成工藝，制備得到穩(wěn)定的“PU核/PA殼”semi-LIPNPUA，研究了不同的PU/PA組份比對結(jié)構(gòu)和性能的影響。發(fā)現(xiàn)： (1)以水性PU為種子，水溶性引發(fā)劑引丙烯酸酯單體，在PU乳膠粒表層聚合得到“PU核/PA殼”的PUA阻尼膠乳，隨著PA組份的增加，乳液的粒徑增大，成膜后PU相為分散相

4、，PA相為連續(xù)相，PU相均勻分散在PA相中； (2)在PUA中只有一個玻璃化轉(zhuǎn)變溫度，隨PA組份的增加，tanδ值增大，溫域變寬，當(dāng)PU/PA比例為12/88和20/80時，具有較好的阻尼效果，(tanδ)max達(dá)到1.7，tanδ＞0.4的溫域達(dá)到56℃； (3)各PUA膠在高溫有一明顯的tanδ值轉(zhuǎn)變，同樣認(rèn)為是“Tll峰”，其機(jī)理可能是，高分子PA鏈和PU鏈在粘流態(tài)下響應(yīng)應(yīng)力頻率的時滯不一致。 第三步，基于

5、PUA改善了PU高溫方向的阻尼性能，為提高低溫方向的阻尼性能，通過種子乳液聚合得到LIPNPSiUA。研究了不同的PSi/PU/PA組份比和丙烯酸酯交聯(lián)單體三羥甲基丙烷三丙烯酸酯(TMPTA)對PSiUA阻尼膠的影響。發(fā)現(xiàn)： (1)PU用量對平均粒徑的大小影響明顯。提高PSi組份量，或降低PU組份量，或增加TMPTA用量，乳膠膜的耐水性均會得到改善。 (2)PSiUAIPN阻尼膠表現(xiàn)出復(fù)雜的織態(tài)相結(jié)構(gòu)。tanδ轉(zhuǎn)變區(qū)域的

6、主峰位置都在-25℃～75℃區(qū)間，在低溫-125℃～-100℃和0℃附近有較弱tanδ轉(zhuǎn)變峰，在高溫區(qū)域有“Tll”峰。PA組份含量增加，tanδ主峰值增大，并向高溫方向移動。PSi分子鏈對主峰的tanδ值影響較小，但提高了低溫區(qū)域的阻尼效果。 (3)不同TMPTA組成比對(tanδ)max和有效阻尼溫域有影響。當(dāng)TMPTA由2％增加至7.5％，(tanδ)max值下降，Tg向高溫方向移動，Tanδ＞0.6的溫域保持在36℃左右

7、。隨TMPTA含量增加，材料的儲能模量增加，在TMPTA為5％時，增幅較大。 (4)PSiUA阻尼膠中的PSi相和PA相為雙相連續(xù)，PU為分散相。PU相的尺寸在幾十至幾百納米之間，主要分布在PA相中，少量分布在PSi相中。隨著TMPTA含量的增加，PU相和PSi相區(qū)的尺寸都逐漸減小，與PA相的互容性增強(qiáng)。在PU相疇外圍形成一個獨(dú)特的高模量相區(qū)，推測為富丙烯酸酯功能單體鏈段和PU硬段區(qū)域。 本論文得到了一些創(chuàng)新性的有意義的